Chất điện Môi Là Gì, Bật Mí Công Thức Tính Hằng Số ... - Thietbikythuat

Chất điện môi là vật liệu cơ bản trong cuộc sống. Tuy nhiên, nhiều người còn cảm giác xa lạ với khái niệm này. Vậy thực tế chất điện môi là gì cùng các ứng dụng. Và cách xác định hằng số điện môi nhanh nhất hiện nay là gì? Cùng tìm hiểu chi tiết điều này trong bài viết bên dưới nhé!

Nội Dung Chính

Toggle

• Nên hiểu như thế nào về chất điện môi?
• Chất điện môi được phân loại như thế nào?
  • Chất điện môi thụ động là gì ?
  • Chất điện môi tích cực là gì ?
• Chất điện môi có tính chất gì?
• Bạn biết gì về hằng số điện môi ?
• Độ tổn hao điện môi (Ký hiệu Pa) là gì ?
• Độ bền về điện của chất điện môi (Ký hiệu Eđ.t)
• Dòng điện trong chất điện môi (Ký hiệu I)
• Độ dẫn điện của điện môi là gì?
• Các thắc mắc liên quan đến môi trường điện môi
  • Những vật liệu của điện môi cơ bản là gì?
  • Khi một vật liệu điện môi đặt trong điện trường, điều gì sẽ xảy ra?
  • Hiện tượng phân cực điện của điện môi là gì ?
  • Điện môi có ảnh hưởng gì đến điện dung?

Nên hiểu như thế nào về chất điện môi?

Chất điện môi có 2 đặc điểm cơ bản nhất. Một là khả năng dẫn điện kém. Hai là điện trở suất vô cùng cao. Chúng dao động từ 107 đến 1017 ôm ở nhiệt độ thường. 

Chất cách điện gồm vật liệu vô cơ và vật liệu hữu cơ. Điện môi là những chất không dẫn điện hay còn được biết đến bởi khả năng cách điện). Trong phân tử của chúng môi, số lượng các điện tích tự do vô cùng ít. Điều này giải thích khả năng mang điện rất kém. 

Trong trường hợp, điện trường tăng vượt quá 1 giá trị giới hạn thì điện môi bị đánh thủng (mất tính cách điện). Mỗi điện môi khác nhau có 1 điện trường giới hạn không giống nhau. Trong đó, hằng số điện môi ε chỉ phụ thuộc vào bản chất của điện môi. Môi trường chân không có điện môi bằng 1.

Sự hiện diện của vật liệu điện môi ảnh hưởng đến các hiện tượng điện khác nhau. Lực giữa hai điện tích trong môi trường điện môi nhỏ hơn trong chân không. Trong khi lượng năng lượng được lưu trữ trong điện trường trên một đơn vị thể tích của môi trường điện môi khá hơn. 

Chất điện môi được phân loại như thế nào?

Chất điện môi được phân thành 2 loại là thụ động và tích cực. Vậy đặc điểm gì khác nhau của chúng là gì?

Chất điện môi thụ động là gì ?

Mi ca, gốm và thủy tinh là những ví dụ cụ thể nhất của chất điện môi thụ động. Đặc điểm chung của chúng là khả năng cách điện và có thể làm chất điện môi của tụ điện. Ngoài ra, cao su, giấy, bột tổng hợp và keo dính cũng có đặc tính này. 

Chất điện môi tích cực là gì ?

Gốm, thủy tinh là chất điện môi tích cực. Đặc điểm của chúng ở chỉ số hằng số điện môi sẽ được điều khiển bởi các yếu tố như điện trường, cơ học và ánh sáng. 

Chất điện môi có tính chất gì?

Chất điện môi có một số tính chất cụ thể: 

• Độ thẩm thấu điện có tính chất  tương đối (hằng số điện môi–ε)
• Độ tổn hao điện môi (Ký hiệu Pa)
• Độ bền về điện của chất điện môi (Ký hiệu Eđ.t)
• Nhiệt độ chịu đựng cụ thể
• Dòng điện trong chất điện môi (Ký hiệu I)
• Điện trở cách điện của chất điện môi chi tiết

Bạn biết gì về hằng số điện môi ?

Hằng số chất điện môi được ký hiệu là ε. Đây là chỉ số biểu thị khả năng phân cực của chất điện môi. Biểu thức thể hiện như sau:

Giải thích ý nghĩa các ký hiệu:

Cd: là điện dung của tụ điện sử dụng chất điện môi

C0: là điện dung của tụ điện sử dụng chất điện môi là chân không hoặc không khí

Hằng số điện môi phụ thuộc vào bản chất của môi trường đó. Đây là đại lượng không có đơn vị. Theo ngon ngữ khoa học, chúng còn được gọi là đại lượng không có thứ nguyên. Hằng số điện môi còn có tên gọi khác là độ điện thẩm tương đối. Chỉ số này được xác định bằng tỷ số giữa độ điện thẩm của môi trường và độ điện thẩm chân không. 

Chất điện môi dùng làm tụ điện cần thỏa mãn một số điều kiện. Chẳng hạn, cần có hằng số điện môi ε lớn. Ngược lại, chất điện môi dùng làm chất dẫn điện có ε nhỏ. 

Trong môi trường chân không, hằng số điện môi bằng 1. Trong công nghiệp xác định Hằng số điện môi của chất giúp chọn lại cảm biến đo mức nào cho phù hợp. Dưới đây là bảng hằng số điện môi để khách hàng tham khảo:

Độ tổn hao điện môi (Ký hiệu Pa) là gì ?

Độ tổn hao điện môi là công suất điện tổn hao để bạn làm nóng chất điện môi khi đặt nó trong điện trường. Chúng được xác định thông qua dòng điện rò.

Giải thích công thức:

U là điện áp đặt lên tụ điện (đơn vị là V)

C là điện dung của tụ điện dùng chất điện môi (Đơn vị F)

ω là tần số góc (đơn vị rad/s)

tgδ là đại lượng thể hiện góc tổn hao điện môi

Trong thực tế, các tụ điện làm việc ở tần số cao cần phải giảm điện trở bằng cách có các bản cực, dây dẫn và tiếp giáp.

Độ bền về điện của chất điện môi (Ký hiệu Eđ.t)

Giả sử có một trường hợp sau: Đặt chất điện môi trong một môi trường, cường độ điện trường I tăng lên. Khi đến một giá trị cụ thể nào đó, chất điện môi không còn cách điện. Từ đó dẫn đến hiện tượng đánh thủng chất điện môi. Đại lượng Eđ.t được gọi là độ bền về điện. Công thức xác định đơn giản như sau:

Giải thích ý nghĩa các đại lượng cụ thể:

Uđ.t: Ký hiệu của điện áp đánh thủng chất điện môi

d: là độ dày của chất điện môi

Hiện tượng đánh thủng chất điện môi đến từ 3 yếu tố. Chúng có thể do nhiệt, do điện và do quá trình điện hóa

Dòng điện trong chất điện môi (Ký hiệu I)

Dòng điện chuyển dịch IC.M còn được gọi là dòng điện cảm ứng. Chúng là kết quả của quá trình chuyển dịch phân cực của các điện tích liên kết trong chất điện môi. Điều này xảy ra khi đạt được trạng thái cân bằng.

Tính dẫn điện của điện môi đến từ 5 cơ sở chính sau đây: 

Cơ sở 1: Dòng điện chạy trong chất điện môi ở dòng không đổi chạy cho đến khi đạt đến trạng thái cân bằng. Chúng thay đổi hướng khi bật và đặt và ngắt điện áp vào nó. 

Cơ sở 2: Độ dẫn điện tử được gọi là sự chuyển động của vật chất dưới sự ảnh hưởng của từ trường.

Cơ sở 3: Độ dẫn ion hay còn gọi là sự chuyển động của ion. Chúng nằm trong dung dịch điện phân và một số chất điện môi khác. 

Cơ sở 4: Độ dẫn mol là sự chuyển động của các hạt tích điện (mol). Chúng nằm trong hệ thống keo, nhũ tương. Điện di là sự chuyển động trong điện trường. 

Cơ sở 5: Tính chất hóa học và trạng thái vật chất quyết định đến tính cách điện. Vật chất có trạng thái rắn, lỏng và khí. Còn về tính hóa học có vật liệu vô cơ và hữu cơ. 

Độ dẫn điện của điện môi là gì?

Chất khí có độ dẫn tương đối thấp. Các yếu tố ảnh hưởng được quyết định bởi hạt điện tích tự do, các yếu tố từ môi trường ngoài và bên trong. 

Chất điện môi lỏng có độ dẫn điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như:

• Cấu trúc phân tử
• Nhiệt độ
• Tạp chất
• Sự hiện diện của điện tích trong các electron và ion.

Trong đó độ ẩm và tạp chất quyết định rất nhiều đến độ dẫn điện của chất điện môi lỏng. 

Độ dẫn điện của các chất phân cực được tạo từ nguyên tắc sử dụng chất lỏng với các ion phân ly.

Độ dẫn điện của chất điện môi rắn được gây ra bởi sự chuyển động của các hạt tích điện. Chúng gồm chất điện môi và tạp chất. Khi trường mạnh của dòng điện, tính dẫn điện được phát hiện dễ dàng.

Các thắc mắc liên quan đến môi trường điện môi

Sau đây là một số thắc mắc phổ biến liên quan đến môi trường điện môi. Hãy tìm hiểu chi tiết để bổ sung thêm nhiều kiến thức hữu ích nhé! 

Những vật liệu của điện môi cơ bản là gì?

Những vật liệu của điện môi cơ bản gồm có: nước sạch, nhựa, kính, cao su, dầu, nhựa đường, sứ, thạch anh, không khí… 

Khi một vật liệu điện môi đặt trong điện trường, điều gì sẽ xảy ra?

Câu trả lời chính là không hề xuất hiện dòng điện bởi chúng không có các e tự do. Thay vì đó, xuất hiện sự phân cực. 

Hiện tượng phân cực điện của điện môi là gì ?

Phân cực điện môi là thuật ngữ mô tả hành vi của vật liệu khi điện trường ngoài được áp dụng. Lúc này, tâm điện tích dương của các phân tử riêng lẻ được kéo tự động theo cùng hướng với điện trường. Chúng hướng về phía bản có điện tích âm.

Điện môi có ảnh hưởng gì đến điện dung?

Khi tổng điện tích trên bản được giữ nguyên thì sự khác biệt tiềm năng giảm ở các tụ điện. Lúc này trị số điện dung tăng.

Các kiến thức về chất điện môi thu hút sự quan tâm của nhiều đọc giả ở nhiều đối tượng. Từ các em học sinh đến các kiến trúc sư. Hy vọng những chia sẻ này sẽ giúp khách hàng hiểu thêm về vấn đề này. Nếu có thắc mắc hãy liên hệ đến chúng tôi qua website thietbikythuat.com.vn.